科學(xué)家首次揭示烏鴉大腦也有主觀意識(shí) 打破神經(jīng)生物學(xué)局限性
2020-10-03 20:42:00 來源:DeepTech深科技
研究人員通過同時(shí)記錄行為和大腦活動(dòng),證明了烏鴉具備有意識(shí)的感知能力,這項(xiàng)研究 9 月 25 日發(fā)表在《科學(xué)》雜志封面上。
通過測(cè)量大腦信號(hào),德國圖賓根大學(xué)的一個(gè)研究小組首次成功獲得了關(guān)于 “鳥腦” 意識(shí)的神經(jīng)科學(xué)證據(jù),
“我們的研究結(jié)果為觀察意識(shí)的進(jìn)化,以及打破神經(jīng)生物學(xué)局限性開辟了一條新途徑。”
到目前為止,這種意識(shí)只出現(xiàn)在人類和與人類大腦相仿的靈長類動(dòng)物身上,但鳥類大腦與靈長類的大腦結(jié)構(gòu)完全不同。該研究的第一作者、圖賓根大學(xué)生物學(xué)院動(dòng)物生理學(xué)系教授安德烈亞斯 · 尼德(Andreas Nieder)說道。
在人類和靈長類哺乳動(dòng)物中,意識(shí)感知的能力通常位于大腦前額葉皮層,前額葉皮質(zhì)涉及與計(jì)劃相關(guān)的高層次認(rèn)知活動(dòng)、性格表現(xiàn)、作出決策的過程,以及調(diào)節(jié)社會(huì)活動(dòng)、語言功能等行為,能根據(jù)內(nèi)在目標(biāo)組織思考與行為,那缺乏大腦皮層的動(dòng)物是否也具有這種知覺意識(shí)呢,比如鳥類?
為了追蹤鳥類的意識(shí)過程,圖賓根大學(xué)的科學(xué)家專門訓(xùn)練了兩只烏鴉:它們能通過移動(dòng)頭部來發(fā)出信號(hào),以確定是否看到了屏幕上的刺激。
相關(guān)研究表明,鳥類大約在 3.2 億年前與哺乳動(dòng)物譜系的進(jìn)化分道揚(yáng)鑣,它們的大腦進(jìn)化成了缺乏分層的大腦皮層。
在這樣的測(cè)試中,屏幕要么顯示了清晰的光點(diǎn),要么根本沒有顯示任何刺激,烏鴉能可靠地報(bào)告這些刺激的存在與否。
但是,某些弱刺激會(huì)比較特殊,以至于對(duì)鳥腦的感知判斷提出考驗(yàn):有時(shí)烏鴉表明它們已經(jīng)看到了弱刺激,而在其他情況下則沒有刺激,這時(shí)烏鴉的主觀感知開始發(fā)揮作用。
試驗(yàn)分為超閾值(兩個(gè)最高刺激強(qiáng)度),近閾值(在感知閾值處兩個(gè)最低刺激強(qiáng)度)和無刺激類別,根據(jù)信號(hào)檢測(cè)理論,烏鴉的反應(yīng)分為 “命中”(對(duì)刺激的正確“是” 反應(yīng))、“正確排斥”(對(duì)刺激缺失的正確 “否” 反應(yīng))、“錯(cuò)過”(對(duì)刺激存在的錯(cuò)誤 “否” 反應(yīng))和 “假警報(bào)”(對(duì)缺少刺激的錯(cuò)誤“是” 響應(yīng))。
當(dāng)烏鴉對(duì)光刺激做出反應(yīng)時(shí),研究人員同時(shí)監(jiān)測(cè)了其大腦中神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng),記錄了 480 個(gè)神經(jīng)元的單細(xì)胞活性。
在鳥類中,被稱為尾狀側(cè)巢狀核(nidopallium caudolidele,NCL)的腦區(qū)與鳥類的高級(jí)認(rèn)知有關(guān),如果烏鴉報(bào)告看到了東西,則在刺激表現(xiàn)和行為反應(yīng)之間的時(shí)間內(nèi),NCL 神經(jīng)細(xì)胞處于活躍狀態(tài)。如果它他們沒有感覺到刺激,神經(jīng)細(xì)胞將保持沉默。根據(jù)神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng),可以預(yù)測(cè)烏鴉對(duì)刺激有哪些主觀經(jīng)驗(yàn)。
驚奇的發(fā)現(xiàn)是,神經(jīng)元群體監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,NCL 神經(jīng)元從最初主要代表刺激強(qiáng)度轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕幋a烏鴉的主觀經(jīng)驗(yàn),NCL 中意識(shí)的活動(dòng)過程與靈長類大腦皮層的反應(yīng)非常相似,研究人員認(rèn)為,這種發(fā)現(xiàn)構(gòu)成了鳥類感覺意識(shí)的經(jīng)驗(yàn)標(biāo)記。
尼德解釋說:“代表沒有主觀成分的視覺印象的神經(jīng)細(xì)胞,應(yīng)該對(duì)持續(xù)的視覺刺激做出同樣的反應(yīng),然而,我們的結(jié)果得出結(jié)論,烏鴉大腦中處于較高處理水平的神經(jīng)細(xì)胞受到主觀經(jīng)驗(yàn)的影響,或者,更準(zhǔn)確地說,創(chuàng)造了主觀經(jīng)驗(yàn)。”
“
因此,從歷史上看,意識(shí)的起源在動(dòng)物界可能比以前假設(shè)的要古老得多,且分布更廣。尼德說:
這項(xiàng)研究排除了只有靈長類動(dòng)物,或其它具有分層大腦皮層的哺乳動(dòng)物才具有主觀意識(shí)的說法,結(jié)構(gòu)簡單又小巧的“鳥腦”,同樣非常聰明,有自己的想法。
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